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Der elektrische Stromkreis

Überall im täglichen Leben haben wir mit Elektrizität zu tun, Küche, Haus, Werkstatt, Auto, Radio, Armbanduhr ...

Versuch Stelle einen Stromkreis mit Spannungsquelle und Glühlampe her.

Das Stromkreismodell und die Analogie zum Wasser.

 
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Merke Elektrischer Strom kann nur dann fließen, wenn der Stromkreis geschlossen ist.

Physikalische Erklärung für den Stromfluss.
In einem Draht liegen unvorstellbar viele Metallatome dicht an dicht. Zwischen den Metallatomen befinden sich winzige Elektrizitätsteilchen, die Elektronen. Diese können sich fast ungehindert im Drahtinneren bewegen, nicht aber den Draht verlassen. Sie sind in dem Draht eingeschlossen, wie Wasser in einem Rohr. Bringt man ein Kupferstück in einen Stromkreis, so werden Elektronen in ihm verschoben. Jede Spannungsquelle hat zwei Pole, einen Minus und einen Pluspol. Am Minuspol werden die Elektronen herausgedrückt und am Pluspol angesaugt. Der Minuspol einer Spannungsquelle ist also eine Elektronenquelle, der Pluspol eine Elektronensenke.

Spannungsquelle = Antriebsgerät für Elektrizität (Elektronen)

Bemerkung:
Statt Spannungsquelle wird oft auch der Ausdruck Stromquelle verwendet. Der Ausdruck Stromquelle trifft den physikalischen Sachverhalt nur ungenau.

Zusammenfassung Als elektrischen Strom bezeichnen wir den Kreislauf von Elektrizität (Elektronen). Diese erfährt ihren Antrieb in einer Spannungsquelle. Im Verbraucher wird der Elektronenfluss gehemmt. Da der Stromkreis geschlossen sein muss, sind Spannungsquelle und Verbraucher immer durch zwei Leiter miteinander verbunden. Die Hinleitung und die Rückleitung.

Gleichstrom, Wechselstrom

Worin besteht der Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom?

Versuch Eine Glühlampe wird mit Batterie, bzw. mit einer Fahrradlichtmaschine betreiben.

Versuch Ein Motor wird mit Batterie, bzw. mit einer Fahrradlichtmaschine betreiben.

Beobachtung Eine Batterie treibt die Elektronen immer in der gleichen Richtung an. Sie erzeugt Gleichstrom. Bei der Fahrradlichtmaschine erfolgt der Antrieb einmal in der einen und danach in der anderen Richtung. Wir haben Stromstöße wechselnder Richtung: Wechselstrom. Während des Wechselns hören die Elektronen einen Moment auf zu fließen. Dann ist die Lampe dunkel, der Motor steht.

Der Wechselstromkreis als Modell.

 
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Merke Unser Versorgungsnetz wird mit Wechselstrom betrieben.
Dieser hat eine Frequenz von 50 Hz (50 Hz bedeutet 50 Schwingungen / Sekunde).
Bei dieser Frequenz nehmen wir mit den Augen keinen Unterschied wahr.

Zusammenfassung Unter Wechselstrom versteht man einen Strom, der in steter Folge seine Richtung ändert. Bei schnell aufeinanderfolgenden Wechseln schwingen die Elektronen nur noch hin und her. Sie führen keinen vollständigen Kreislauf mehr aus. Unser elektrisches Versorgungsnetz arbeitet mit Wechselstrom von 50 Hz. Das Hin und Her der Elektronen wiederholt sich 50 mal in der Sekunde.